Tấm nano hydro boride trong suốt cho thấy đặc tính kháng khuẩn chống lại nhiều tác nhân gây bệnh
của Viện Khoa học Tokyo
Các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học Tokyo đã chế tạo lớp phủ tấm nano hydro boride trong suốt có khả năng vô hiệu hóa SARS-CoV-2, cúm, vi khuẩn và nấm ở mức không thể phát hiện trong vòng mười phút—mà không cần ánh sáng. Bằng cách biến tính protein của vi khuẩn trong bóng tối nhưng vẫn giữ được độ trong suốt về mặt quang học, lớp phủ này hứa hẹn khả năng bảo vệ bề mặt đa năng, không chứa kim loại để kiểm soát nhiễm trùng hàng ngày. Nguồn: Viện Khoa học Tokyo
Cuộc chiến toàn cầu chống lại các bệnh truyền nhiễm phải đối mặt với hai thách thức lớn: mối đe dọa của các đợt bùng phát đại dịch mới và sự gia tăng đáng báo động của tình trạng kháng thuốc kháng sinh do sử dụng quá nhiều kháng sinh. Khi các tác nhân gây bệnh tiếp tục phát triển và lây lan, các nhà nghiên cứu đang khẩn trương tìm kiếm các công nghệ tiên tiến có thể chống lại hiệu quả vi-rút, vi khuẩn và nấm một cách thuận tiện trong các bối cảnh hàng ngày.
Vật liệu nano hai chiều đã nổi lên như những ứng cử viên đầy hứa hẹn trong cuộc tìm kiếm này. Tấm nano hydro boride (HB), ban đầu được Giáo sư Takahiro Kondo tại Đại học Tsukuba và nhóm của ông phát minh, đại diện cho một ranh giới mới đầy thú vị. Ban đầu được khám phá cho các ứng dụng tiềm năng trong điện tử, lưu trữ năng lượng và xúc tác, tương tác giữa các tấm nano HB và các phân tử sinh học vẫn chưa được khám phá nhiều cho đến tận bây giờ.
Trong một nghiên cứu gần đây, một nhóm nghiên cứu gồm Giáo sư Masahiro Miyauchi và Phó Giáo sư Akira Yamaguchi từ Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu tại Viện Khoa học Tokyo, Nhật Bản, cùng với sinh viên sau đại học Andi Mauliana, Giáo sư Takahiro Kondo từ Viện Khoa học Thuần túy và Ứng dụng tại Đại học Tsukuba, Giáo sư Takeshi Fujita từ Khoa Kỹ thuật tại Đại học Công nghệ Kochi, các nhà nghiên cứu Tiến sĩ Kayano Sunada, Tiến sĩ Keiichi Kobayashi, Tiến sĩ Takeshi Nagai và Tiến sĩ Hitoshi Ishiguro từ Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Kanagawa, đã phát hiện ra rằng các tấm nano HB thể hiện các đặc tính kháng khuẩn, kháng vi-rút và kháng nấm tuyệt vời.
Bài báo của họ, được công bố trực tuyến trên Tạp chí Hóa học Vật liệu B vào ngày 23 tháng 4 năm 2025, nêu bật khả năng đáng chú ý của vật liệu nano này trong việc vô hiệu hóa nhiều loại mầm bệnh, bao gồm vi-rút, vi khuẩn và nấm.
Đầu tiên, các nhà nghiên cứu chế tạo màng trong suốt bằng cách phủ lên chất nền thủy tinh một dung dịch phân tán các tấm nano HB. Sau đó, họ thử nghiệm các màng này với nhiều loại vi sinh vật khác nhau.
Các bề mặt được phủ cho thấy hiệu suất kháng khuẩn đặc biệt, vô hiệu hóa SARS-CoV-2, cúm và calicivirus ở mèo xuống đến giới hạn phát hiện chỉ trong vòng 10 phút ở nhiệt độ phòng—mà không cần kích hoạt bằng ánh sáng. Các hiệu ứng tương tự đã được quan sát thấy đối với nhiều loại thực khuẩn thể và nhiều loại vi khuẩn, chẳng hạn như Escherichia coli và Staphylococcus aureus, và nấm, chẳng hạn như Aspergillus niger và Penicillium pinophilum.
Khả năng vô hiệu hóa các loại vi khuẩn và nấm này đến giới hạn phát hiện của các tấm nano HB khẳng định hiệu quả của vật liệu này trong việc chống lại nhiều tác nhân vi khuẩn. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã điều tra các cơ chế cơ bản đằng sau hoạt động kháng khuẩn phổ rộng này, cho thấy rằng nó bắt nguồn từ khả năng biến tính protein vi khuẩn của các tấm nano thông qua các tương tác lý hóa mạnh.
Điều khiến những phát hiện này trở nên đặc biệt thú vị là tính linh hoạt của các tấm nano HB như vật liệu phủ trong suốt. Không giống như các chất kháng khuẩn gốc kim loại, có thể bị rò rỉ hoặc không trong suốt, và các lớp phủ gốc quang xúc tác đòi hỏi phải kích hoạt bằng tia cực tím, các tấm nano HB hoạt động hiệu quả trong bóng tối và duy trì độ trong suốt quang học.
Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chứng minh thêm hiệu quả của chúng trong điều kiện khô ráo, mô phỏng các tình huống thực tế khi mầm bệnh có thể lây truyền qua ho hoặc hắt hơi vào các bề mặt hàng ngày. Trong bối cảnh lo ngại về một đại dịch khác như dịch COVID-19, các tấm nano HB có thể được sử dụng làm lớp phủ trong suốt cho các vật dụng và hàng dệt may để giảm nguy cơ nhiễm trùng. Ngoài ra, do đặc tính chống nấm của chúng, chúng cũng có thể được sử dụng trên nhiều vật liệu khác nhau để giúp duy trì sự sạch sẽ trong môi trường xung quanh hàng ngày.
Thông tin thêm: Takeshi Nagai và cộng sự, Hiệu ứng kháng khuẩn phổ rộng của các tấm nano hydro boride, Tạp chí Hóa học Vật liệu B (2025). DOI: 10.1039/D4TB02854F
Được cung cấp bởi Viện Khoa học Tokyo
